1、考点考点 1313电学实验电学实验 1.(2016全国卷 IT23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏 电阻的温度达到或超过 60时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内 阻很小,流过的电流超过 Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为 999.9 ),直流电 源(输出电压为 U,内阻不计),滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ),滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 ),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行 调节,已知 U 约为 18V,Ic约为 10mA;流过报警器的电流超过 20mA 时,报警器可能 损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在 60时
2、阻值为 650.0。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统: 电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为; 滑动变阻器的滑片应置于(选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端 的原因是。 将开关向(选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片, 直至。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常 使用。 【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析: (1)据临界电流值估算滑动变阻器接入电路的阻值,恰当选择滑动变阻器。 (2)利用状态的等
3、效进行电路的调试。 【解析】(1)电路连接如图所示 (2)据11506501800 t C R I U R,可知电路中应选用滑动变阻器 R2。 (3)调试时将电阻箱调到热敏电阻在 60时的阻值,即 650.0,滑动变阻器的滑 片应置于阻值最大处,即b端附近,若置于另一端,则流过报警器的电流超过20mA, 报警器可能损坏。开关向 c 端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开 始报警,调试完成。 答案:(1)见解析(2)R2(3)650.0b若置于另一端则流过报警器的电流 超过 20mA,报警器可能损坏c报警器开始报警 2.(2016 全国卷 II T23)某同学利用图甲所示电路测量量程为
4、2.5V 的电压表 的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱 R(最大阻值 99999.9), 滑动变阻器R1(最大阻值50),滑动变阻器R2(最大阻值5k),直流电源E(电动 势 3V),开关 1 个,导线若干。实验步骤如下: 按电路原理图甲连接线路; 将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位 置,闭合开关 S; 调节滑动变阻器,使电压表满偏; 保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为 2.00V, 记下电阻箱的阻值。 回答下列问题: (1)实验中应选择滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。 (2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连
5、线。 (3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为 630.0,若认为调节电阻箱时滑动变阻 器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为(结果保留到个位)。 (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流 为(填正确答案标号)。 A.100AB.250AC.500AD.1 mA 【解析】(1)由于电压表的总电阻较大,根据并联电路电压分配特点,只有当滑动 变阻器电阻较小时,调节变阻箱电阻,才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路 总电压不变化,即滑动变阻器应选阻值小的,即选 R1。 (2)实物图连线如图所示 (3)近似认为电压表所在电路的总电压不变,根据串联电路中分压规 律: R V00.
6、 2-V5 . 2 R V2 V 则 RV=4R=2520 (4)由欧姆定律可知,I 满= 2520 5 . 2 R U 满 A1 mA,故选 D。 答案:(1)R1(2)见解析图(3)2520(4)D 3.(2016全国卷 IIIT22)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。 两根金属导轨 ab 和 a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画 出)的 N 极位于两导轨的正上方,S 极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上 且与两导轨垂直。 (1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在 开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。 (2)为使金属
7、棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议: A.适当增加两导轨间的距离 B.换一根更长的金属棒 C.适当增大金属棒中的电流 其中正确的是(填入正确选项前的标号)。 【解析】(1)要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭 头所示的方向移动,所以电流要从 ab 棒指向 a1b1棒,滑动变阻器要连一上一下接 线柱。 (2)要使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,需要增大安培力,根据公式 F=BIL 得,增大 B、I、L 均可,A、C 正确;换一根更长的金属棒,但是有效长度 L 没变, 故 B 错误。 答案:(1) (2)A、C 【误区警示】本题容易误认为换一根更长的金属棒也对
8、,但是只要 ab 棒与 a1b1 棒的间距不变,有效长度就不变。 4.（2016江苏高考T10）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值 R 随温 度 t 的变化关系。 已知该金属电阻在常温下的阻值约 10,R 随 t 的升高而增大。 实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度。 实验时闭合 S,先将开关 K 与 1 端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度 t1,t2,和电流表的相应示数 I1,I2,。 然后将开关 K 与 2 端闭合,调节电阻箱使 电流表的示数再次为 I1,I2,分别记下电阻箱相应的示数 R1,R2,。 (1)有以下两种电流表,实验电路中应选用。 A.量程 0100 mA
9、,内阻约 2 B.量程 00.6 A,内阻可忽略 (2)实验过程中,要将电阻箱的阻值由 9.9调节至 10.0,需旋转图中电阻箱的 旋钮“a” “b” “c”,正确的操作顺序是。 将旋钮 a 由“0”旋转至“1” 将旋钮 b 由“9”旋转至“0” 将旋钮 c 由“9”旋转至“0” (3)实验记录的 t 和 R 的数据见下表 温度 t()20.040.060.080.0100.0 阻值 R()9.610.411.112.112.8 请根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出 R-t 图线。 由图线求得 R 随 t 的变化关系为 R=。 【解析】 (1)电路中最大的电流为 I= rR E =0.15A
10、,选用 B 表指针偏转太小,所以选 用 A 表。 (2)电阻箱的调节要从大到小,确保电路安全。 (3)描点连线画出图线,从图线得到 R=0.04t+8.8(0.04t+8.60.04t+9.0)。 答案:(1)A(2)或 (3)如图 0.04t+8.8(0.04t+8.60.04t+9.0) 5.(2016天津高考T9（3）)某同学想要描绘标有“3.8V0.3 A”字样小灯 泡 L 的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用 的器材除开关、导线外,还有: 电压表 V1(量程 03 V,内阻等于 3 k) 电压表 V2(量程 015 V,内阻等于 15 k) 电流表 A1
11、(量程 0200 mA,内阻等于 10) 电流表 A2(量程 03 A,内阻等于 0.1) 滑动变阻器 R1(010,额定电流 2 A) 滑动变阻器 R2(01k,额定电流 0.5 A) 定值电阻 R3(阻值等于 1) 定值电阻 R4(阻值等于 10) 定值电阻 R5(阻值等于 1k) 电源 E(E=6V,内阻不计) (1)请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。 (2)该同学描绘出的 I-U 图象应是图中的。 【解题指南】解答本题时应从以下四点进行分析: (1)器材的选取要遵从安全性原则和准确性原则。 (2)电压表和电流表的改装原理。 (3)电流表的内接法和外接法。 (4)滑
12、动变阻器的分压式接法和限流式接法。 【 解 析 】 (1) 用 电 压 表 V1和 定 值 电 阻 R5串 联 , 可 改 装 成 量 程 为 5 3 ()(3 1)V=4V 3 g g g U UrR r 的电压表;用量程为 200mA 的电流表 A1与定值电阻 R4 并联可改装为量程为 4 0.2 10 0.2A+A=0.4A 10 g g g I r II R 的电流表; 描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压、电流要求从零开始取值,因此滑动变阻器用 分压式接法;该接法中用小阻值的滑动变阻器操作方便,故选用滑动变阻器R1;待 测小灯泡的阻值较小,电流表的阻值不能忽略,因此电流表应该选用外接法;故
13、 电路如图。 (2)小灯泡的阻值随温度的升高而增大,故该同学描绘的 I-U 图象应该是 B。 答案:(1)电路如图 (2)B 【误区警示】误区一:选取大量程的电压表和电流表,原因在于只考虑了安全性 原则而没考虑到电表的改装。 误区二:电流表内接,原因在于没有考虑到被测小灯泡的阻值较小。 误区三:滑动变阻器采用限流式接法,原因在于没有考虑到描绘小灯泡的伏安特 性曲线要求电压、电流从零开始连续变化。 6.（2016海南高考T12）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中 虚线框内是电压表的改装电路。 (1)已知表头 G 满偏电流为 100A,表头上标记的内阻值为 900。R1、R2和 R3 是
14、定值电阻。 利用 R1和表头构成 1mA 的电流表,然后再将其改装为两个量程的电 压表。若使用 a、b 两个接线柱,电压表的量程为 1V;若使用 a、c 两个接线柱, 电压表的量程为 3V。则根据题给条件,定值电阻的阻值应选 R1=,R2= ,R3=。 (2)用量程为 3V,内阻为 2 500的标准电压表 对改装表 3 V 挡的不同刻度进行 校准。所用电池的电动势 E 为 5V;滑动变阻器 R 有两种规格,最大阻值分别为 50和 5 k。为方便实验中调节电压,图中 R 应选用最大阻值为 的滑动变阻器。 (3)校准时,在闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑片 P 应靠近(选填“M” 或“N”)端。
15、(4)若由于表头 G 上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表 的读数偏小,则表头 G 内阻的真实值(选填“大于”或“小于”)900。 【解析】(1)根据题意,R1与表头 G 构成 1mA 的电流表,则:IgRg=(I-Ig)R1,整理得 R1=100 ; 若 使 用 a 、 b 两 个 接 线 柱 , 电 压 表 的 量 程 为 1V, 则 abgg 2 3 UI R 1 0.09 R910 I1 10 ;若使用 a、c 两个接线柱,电压表的量程为 3V,则 3 acgg2 3 3 UI RIR 30.09 1 10910 R2000 I1 10 。 (2)标准电压表与之并联之
16、后,电阻小于 2500,对于分压式电路,要求滑动变阻 器的最大阻值远小于并联部分,同时还要便于调节,故滑动变阻器选择小电阻, 即选择 50的电阻。 (3)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应靠近M端,这样把并联部分电路短路, 起到保护作用。 (4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,说明通过表头 G 的电流 偏小,则其实际电阻偏大,故其实际阻值大于 900。 答案:(1)1009102000(2)50 (3)M(4)大于 7.(2016北京高考T21（1）)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。 如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值 R 随温度 t 变化的示意图。由图可知, 这种热
17、敏电阻在温度上升时导电能力 (选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应 更(选填“敏感”或“不敏感”)。 【解析】从图中可看出,温度上升时,热敏电阻的阻值越小,即对电流的阻碍作用 越小,导电能力越强。从图中还可看出在温度变化相同时,热敏电阻的阻值变化 更大,故热敏电阻对温度变化的响应更敏感。 答案:增强敏感 8.(2016四川高考T8II)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器 材:待测电源(电动势约3V,内阻约2),保护电阻R1(阻值10)和R2(阻值5), 滑动变阻器 R,电流表 A,电压表 V,开关 S,导线若干。 实验主要步骤: (1)将滑动变阻器接
18、入电路的阻值调到最大,闭合开关。 (2)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数 U 和相应电流表的 示数 I。 (3)以 U 为纵坐标,I 为横坐标,作 U-I 图线(U、I 都用国际单位)。 (4)求出 U-I 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a。 回答下列问题: (1)电压表最好选用;电流表最好选用。 A.电压表(03 V,内阻约 15 k) B.电压表(03 V,内阻约 3 k) C.电流表(0200 mA,内阻约 2) D.电流表(030 mA,内阻约 2) (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻 器接线柱连接情况是。 A.两导线接
19、在滑动变阻器电阻丝两端接线柱 B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱 C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接 线柱 D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接 线柱 (3)选用 k、a、R1和 R2表示待测电源的电动势 E 和内阻 r 的表达式 E=, r=,代入数值可得 E 和 r 的测量值。 【解析】 (1)本实验误差在于电压表的分流,内阻越大越好,故选 A;电路中能达到 的最大电流mA180A 2510 3 R E I 21 rR ,电流表最好选 C。 (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,说明外电路的电阻
20、变大,滑动变阻器的电阻变大,则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导 线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线 柱,选 C。 (3)在 U-I 图象中纵截距等于电源的电动势,则 E=ka;斜率等于内阻与 R2的和,故 r=k-R2。 答案:(1)AC(2)C(3)kak-R2 9.(2016浙江高考T22)某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为 3V、内 阻约为 3 k的电压表和量程为 0.6 A、内阻约为 0.1的电流表。采用分压电 路接线,图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的 R1,其阻值约为 5。 (1)测 R1阻值的最优连接方式为导线连接(选填“a
21、”或“b”)、导线 连接(选填“c”或“d”)。 (2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得 R1的阻值为。 U/V0.400.801.201.602.002.40 I/A0.090.190.270.350.440.53 (3)已知图乙中 R2与 R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边 长是 R1的 1 10 ,若测 R2的阻值,则最优的连线应选(填选项)。 A.连接 a,连接 cB.连接 a,连接 d C.连接 b,连接 cD.连接 b,连接 d 【解析】(1)内阻约为 3k的电压表大约是待测电阻的 600 倍,待测电阻阻值约 为 0.1的电流表的 50 倍,通过比较可知
22、待测电阻是小电阻,所以采用外接法, 导线连接 a 点,题目要求采用分压电路接线,导线连接 d 点。 (2)根据给定的数据画出如图的 U-I 图象,通过图象得 R2 5 . 4 4 . 0 8 . 1 I U (3)如图 R1的沿电流方向的长度是R2长度的10 倍,R1的横截面积是R2横截面积的 10 倍,由电阻定律 S L R可知导体 R1和 R2的电阻相同,则最优的连线应选 B。 答案:(1)ad(2)4.5(3)B 【误区警示】本题要求运用滑动变阻器分压式接法,由于电压表的内阻不是无穷 大,电压表有分流作用,电流表的电阻不是零,根据电压表和电流表的内阻分析 待测电阻属于小电阻,采用电流表外接法。
